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用于有机发光二极管的磷光铂配合物

基于重过渡金属配合物(TMC)的磷光有机金属化合物是目前引起巨大兴趣的吸引人的研究课题。在他们发现有价值的应用的所有不同领域中,基于TMC的发光材料的开发对于诸如磷光有机发光二极管(PhOLED)和发光电化学电池(LEEC)的电致发光器件已变得至关重要。这种兴趣是由具有长寿命激发态寿命的发光TMC能够有效地收获单线态和三线态电生成激子的事实驱动的,因此开启了在这种器件中实现理论上100%内部量子效率的可能性。在最近的过去,已经报道了各种类型的化合物,拥有美丽的结构品种,可以在可见光谱的红色,绿色和蓝色(RGB)部分很好地获得高色纯度的高效光电和电致发光。此外,在紫外(UV)和近红外(NIR)区域之外实现超出此范围的有效发射也受到挑战。通过将TMC用作OLED中的三重发光体,证明了非常高的器件性能,具有π-共轭的发色配体的方形平面铂(II)配合物在这方面起关键作用。在这一贡献中,将回顾和讨论磷光铂配合物领域的最新和有希望的趋势。特别是,将突出强调适当的分子设计的重要性,该设计支持成功实现改进的光物理特性和增强的器件性能。将特别强调最近的系统,这些系统在高效的PhOLED中被用作三重发射器。

关键词: 环金属配体; 电致发光; OLED; 磷光; 铂络合物


光敏TMC在过去的二十年中引起了极大的关注,因为它们具有独特的光物理和丰富的氧化还原性质,从基础研究和技术应用的角度来看,它们具有吸引力。如今,一些研究小组已经投入了大量精力来探索具有闭壳d 6,d 8和d 10电子配置的各种类型的发光TMC [1-5]与传统的有机发光体相比,伴随存在的重金属离子和配位的π-共轭的发色配体富集了TMC显示的光物理特征。实际上,除了配体中心(LC)和配体内电荷转移(ILCT)状态之外,靠近边界区域的金属和配体轨道的混合导致具有一定程度的金属贡献的激发态。特别是,金属 - 配体电荷转移(MLCT),配体 - 金属电荷转移(LMCT),配体 - 配体电荷转移(LLCT)和金属中心(MC)状态积极地促进更丰富的光物理和光化学TMC的特征及其产生的性质,也就电化学而言。另外,由于自旋规则的松弛,重金属原子的存在引起自旋 - 轨道耦合(SOC)效应,使得系统间交叉(ISC)过程因此变得比其他无辐射失活路径更具竞争性。通过这种方式,具有三重态的长寿命和低能量激发态(Tn个状态)字符是可访问的,可以有效填充。随后通过辐射通道T 1 →S 0从最低位置T 1状态到电子基态(S 0)的失效发生,衰减动力学在几百纳秒到几微秒之间,构成正式的自旋禁止跃迁(磷光) )。TMC的结构修饰和配位配体的适当定制可以独立地作用于前线轨道的性质,能量和拓扑结构。实际上,通过精确的能量定位和不同激发态的混合以及调节S 0之间的能量带隙来实现精细调制。并且下部单线态和三线态流形激发态。这种方法确实成功地产生了磷光TMC,其发射波长可在整个可见光谱范围内调节,甚至更高; 与光致发光量子产率(PLQY)接近统一的化合物一起。这些独特的特征极大地推动了人们对发光TMC的兴趣,因为它在应用和实际市场技术方面的潜在应用,包括光催化[6],生物成像[7,8]和太阳能转换[9],举几个。

Thompson和Forrest于1998年报道了第一个磷光发光体的例子,即2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21 H,23 H-卟啉铂(II)(Pt(OEP)) ),用作制造有效(外量子效率,EQE,约4%)OLED器件的掺杂剂[10]自从这项开创性的工作以来,在过去二十年中,为了寻求能够显示更好设备性能的TMC,我们投入了大量的研究工作。在这方面,铱(III)和铂(II)衍生物无疑在发光器件中作为电活性材料起主导作用。他们出色的光物理和电化学特性使得PhOLED和LEEC的制造成为可能[11]在效率,使用寿命和色纯度方面具有增强的器件性能。在电致磷光装置中,位于活性TMC上的激发态的三重态性质允许通过直接捕获或能量转移过程收集单重和三重电生成的激子。因此,理论内部量子效率从25%上升,这对应于来自第一近似自旋统计的纯荧光基器件,高达100%。尽管如此,EQE通常上限限制为ca. 20-25%是由于通常使用的有机材料的折射率差异和次优的光外耦合。尽管如此,[12]另一方面,通过过渡偶极矩定向的工程,最近分别在没有和具有外耦合元件的基于铂(II)的OLED中实现了高达38.8%[13]和55%[14]的令人印象深刻的EQE值。在设备有源矩阵中。

由于他们目前正在吸引的巨大兴趣,本综述文章的范围是突出PhOLED磷光铂络合物领域的当前趋势和成就,特别强调最新进展。应该指出的是,这一贡献并不是全面的,并且邀请读者参考以前的铂发射器示例[15-18]特别是,我们将把注意力集中在最近报道的Pt(II)配合物上,将不同的类别分解成含有单齿,双齿,三齿和四齿发色配体的那些,以便在上下文中比较它们的光物理和电致发光性质。最后,还将回顾一些最近和有趣的Pt(IV)化合物作为OLED中三重态发光体的例子,这是一类研究较少的化合物。


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